Wydział Geoinżynierii Wrocław, 23 kwietnia 2010
Górnictwa i Geologii
Politechniki Wrocławskiej
CHEMIA
Sprawozdanie z ćwiczenia
pt. „Polimery”
Natalia Deptuła
grupa: piątek, godz.8:30
rok I
I WPROWADZENIE
Polimery są to substancje chemiczne, składające się z wielokrotnie powtórzonych jednostek nazywanych merami. Wyróżniamy polimery naturalne (np. białka, celuloza, kauczuk) i syntetyczne. Ze względu na ogólną strukturę i warunki przetwórstwa rozróżniamy polimery łańcuchowe, rozgałęzione oraz o budowie drabinkowej i przestrzennie usieciowanej. Polimery, które topią się w wyższych temperaturach i są rozpuszczalne w odpowiednich rozpuszczalnikach to termoplasty, polimery termoutwardzalne lub chemoutwardzalne to tzw. duroplasty, które pod wpływem odpowiednio wysokiej temperatury albo odczynników chemicznych stają się tworzywami nietopliwymi i nierozpuszczalnymi. Podczas polimeryzacji następuje rozerwanie wiązań podwójnych, potrójnych albo otwarcie pierścienia. Szybkość polimeryzacji uzależniona jest od temperatury, ciśnienia, ilości
i rodzaju inicjatora lub katalizatora. Niektóre polimery odznaczają się dużą odpornością mechaniczną, termiczną, chemiczną, ponadto posiadają własności termoizolacyjne,
są izolatorami elektrycznymi, łatwo poddają się obróbce, są lekkie i tanie w produkcji. Polimery modyfikowane są to polimery naturalne, które jednak zostały sztucznie zmodyfikowane chemicznie, zwykle w celu zmiany ich własności użytkowych
np.: octan celulozy, białko modyfikowane, skrobia modyfikowana. Polimery naturalne
to jedne z podstawowych budulców organizmów żywych. Polimery syntetyczne
to podstawowy budulec tworzyw sztucznych, a także wielu innych powszechnie wykorzystywanych produktów chemicznych takich jak: farby, lakiery, oleje przemysłowe, środki smarujące, kleje (Puszyński, 2009).
II CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA
2.1. Identyfikacja polimeru
2.1.1. Metodyka
Podano 3 tworzywa do identyfikacji. Wszystkie próbki poddano doświadczeniu, wkładając je do wody, podpalając, badając dotykiem i działając na nie substancjami, które powinny z próbkami zadziałać czyli - węglowodorem aromatycznym i ketonem (na przykład ksylenem i acetonem).
2.1.2. Obserwacje
Tworzywo pierwsze: pływa na powierzchni wody, pali się krótką chwilę po wyjęciu
z płomienia z charakterystycznym zapachem i zabarwia papierek uniwersalny wskaźnikowy umoczony w wodzie na czerwono, można je dowolnie wyginać, jest odporne na działanie węglowodoru aromatycznego, ale pęcznieje w roztworze ketonu.
Drugie tworzywo pływa po powierzchni wody, po włożeniu do płomienia palnika topi się, kapie i wydziela kopcący płomień, a po zgaszeniu wyczuwalny jest charakterystyczny duszący, kwiatowy zapach, odkształca się trwale pod wpływem dotyku i jest nieodporny
na działanie węglowodorem aromatycznym i ketonem - rozpuszcza się w nich.
Trzecia próbka także pływa po powierzchni wody i odkształca się trwale pod wpływem dotyku, wraca do początkowego ułożenia, po włożeniu pod płomień palnika topi się i pali, odczuwany jest wtedy charakterystyczny zapach parafiny, odporna na działanie ketonu, a pęcznieje w węglowodorze aromatycznym.
2.1.3. Interpretacje
Pierwsze tworzywo to polichlorek winylu PVC, ponieważ podczas spalania wydziela się chlorowodór o charakterystycznym zapachu. Papierek uniwersalny jest zwilżony wodą,
a chlorowodór pod wpływem wody tworzy kwas solny, który zabarwia papierek na czerwono.
Druga próbka to polistyren czyli styropian, charakterystyczny kwiatowy zapach przypomina hiacynty i tylko polistyren rozpuszcza się w dwóch danych roztworach.
Ostatnie tworzywo to polietylen sztywny, świadczy o tym charakterystyczny zapach parafiny przy spalaniu.
2.1.4. Wnioski
Zidentyfikowano właściwie podane tworzywa, zachowały się one prawidłowo
w wyniku przeprowadzonych identyfikacji przy spalaniu i zanurzaniu w określonych roztworach.
2.2. Polimeryzacja
2.2.1. Metodyka
Na szkiełku mikroskopowym, przy lewej krawędzi umieszczono 2 krople żywicy epoksydowej. Obok umieszczono znacznie mniejszą (1/10 obj. danej żywicy ) porcję utwardzacza. Następnie oba składniki wymieszano starannie ze sobą przy użyciu zapałki
i podgrzewano szkiełko nad płomieniem palnika.
2.2.2. Obserwacje
Po zmieszaniu roztwór jest bezbarwny. Przy ogrzewaniu na powierzchni żywicy widać pęcherzyki. Zmieszany roztwór najpierw zaczął zmieniać barwę na białą, a później na żółtą. Bardzo szybko stwardniał dzięki dodaniu utwardzacza.
2.2.3. Interpretacje
Związek szybciej stwardniał, ponieważ nie zawiera napełniacza, który mógłby opóźnić jego stwardnienie. Tworzywo epoksydowe powstające z wymieszania żywicy epoksydowej
i utwardzacza jest duroplastem. Jest to proces nieodwracalny.
2.2.4. Wnioski
Powstałe tworzywo jest produktem, które szybko usieciowiło się przestrzennie
i charakteryzuje się tym, że jest nietopliwe i nierozpuszczalne.
2.3. Tworzywo epoksydowe
2.3.1. Metodyka
Na szkiełku użytym w doświadczeniu poprzednim, ale teraz po prawej stronie umieszczono taką samą porcję żywicy i utwardzacza dodano jednak trochę talku i wszystko zmieszano patyczkiem. Następnie ogrzewano nad płomieniem palnika.
2.3.2. Obserwacje
Po zmieszaniu roztwór ma biały, mętny kolor. Przy ogrzewaniu jego barwa zmienia się na jasnożółtą. Twardnieje po dłuższej chwili.
2.3.3. Interpretacje
Talk jest tu wypełniaczem i to on odpowiada za zmętnienie oraz dłuższy czas potrzebny do utwardzenia tworzywa niż w doświadczeniu drugim.
2.3.4. Wnioski
Talk jest związkiem nieorganicznym, wypełniaczem, który opóźnił w tym konkretnym przypadku utwardzenie a jednocześnie obniża cenę gotowego tworzywa.
2.4. Kleje polimerowe
2.4.1. Metodyka
W naczyńku wagowym umieszczono ok. 0,1 g wiórek pleksi i dodano 4 cm3 octanu etylu. Następnie odstawiono mieszaninę na godzinę mieszając bagietką średnio co 5 minut. Takiej mieszaniny użyto później do sklejenia dwóch kawałków pleksi.
2.4.2. Obserwacje
Po godzinie mieszania kawałki pleksi rozpuściły się, a powstały klej połączył dwa kawałki pleksi, które później ciężko było rozerwać.
2.4.3. Interpretacje
Celem doświadczenia było otrzymanie kleju polimerowego. Octan etylu jest rozpuszczalnikiem i rozpuścił kawałki pleksi. Powstał klej, który połączył kawałki pleksi.
Po odparowaniu octanu etylu dwa kawałki były doskonale sklejone, gdyż nastąpiła polimeryzacja wiórek pleksi czyli metakrylanu metylu o wzorze sumarycznym C5H8O2, a półstrukturalnym CH2=C(CH3)-COO-CH3.
2.4.4. Wnioski
Najlepszym klejem do sklejenia dwóch powierzchni jest ten, który składa się
z rozpuszczalnika i drobnych części klejonej substancji. Taki skład zapewnia doskonałe
i trwałe sklejenie dwóch części. Kleje polimerowe także bardzo szybko wysychają.
2.5. Otrzymywanie gumki do mazania
2.5.1. Metodyka
W małej zlewce sporządzono pastę mieszając 3 g polichlorku winylu z 3 g flalanu dibutylu. Taką pastę w tygielku wsadzono do suszarki elektrycznej na godzinę
w temperaturze 120o C i wygrzewano aż całkowicie zżelowała.
2.5.2.Obserwacje
Po wyjęciu tygielka z pieca i jego ostygnięciu wyjęto przy pomocy ostrego noża uformowaną gumkę. Miała mętny biały kolor.
2.5.3. Interpretacje
Gdyby dodać do pasty jeszcze kilka kropel octanu etylu miała by ona określony zapach.
2.5.4. Wnioski
W przeprowadzonym doświadczeniu otrzymaliśmy gumkę do ścierania ołówka .
3. BIBLIOGRAFIA
Puszyński A., 2009, Polimery, Instrukcja do ćwiczeń z chemii, strona internetowa www.ig.pwr.wroc.pl/minproc/zpkio